华北中生代以来盆-山演化与煤层气富集的关系
摘要
目前,煤层气勘探和开发在我国华北沁水盆地南部、鄂尔多斯盆地东缘以及两淮地区已取得了阶段性突破,正在向产业化、规模化方向发展。在加快煤层气产业发展与开拓新选区的过程中,需要发展和完善适合中国地质特点的煤层气地质理论,促进煤层气勘探开发的有序进行。在此形势下,分析和对比具有典型特征的华北沁水盆地和两淮煤田及其周缘的岩石圈动力学与煤层气富集规律和机制进行综合研究,将具有重要的科学意义和重要的实用价值。本文以华北陆块盆-山构造与岩石圈岩浆热结构演化研究为基础,以区内不同富集机制的含煤区域为研究对象,对华北典型地区盆-山演化、岩石圈转型及其与和煤层气富集的关系进行了深入探讨。 研究表明,华北典型地区盆-山动力学过程从中生代开始经历了挤压盆-山阶段、挤压盆-山向伸展盆.山转换阶段以及伸展盆-山阶段:华北岩石圈结构演化则经历了岩石圈增厚与稳定过程、岩石圈转型过程、岩石圈快速减薄过程等,且自古生代以来至少经历了两次具有时空不均一性的岩石圈转型。通过区域动力背景和岩石圈转型的综合研究,就华北地区而言,中生代以来东部是热岩石圈结构,伸展变形强烈;岩浆.热作用活跃;西部克拉通盆地区域构造变形较弱,深部岩浆-热作用不活跃,为温岩石圈结构;沁水盆地为区域构造和深部作用的过渡带,构造变形不强,但受到了明显的岩浆-热作用,是有利的煤层气勘探开发区。位于南缘的淮南煤田,构造变形较强,岩浆-热作用不活跃;发育有不同类型的构造煤。在构造煤发育区可寻找出有利区块的煤层气高渗富集区。而淮北煤田构造变形较强,岩浆-热作用也活跃,构造作用与热力作用兼而有之。由此可见,沁水盆地和两淮煤田的构造—热动力学环境有利于煤层气富集,且在挤压与伸展作用的转换和叠加过程中形成的构造过渡带是煤层气富集的有利构造单元。沁水盆地和两淮煤田构造热动力学环境有所不同,沁水盆地煤层气富集特征是煤的变质程度高,这有利丁煤层气储集,不利于煤层气的渗透,而SE-NW向转化为NNE-SSW向的挤压构造应力场增加了煤储层的构造裂隙,有利于煤层气的渗流和开采;而两淮煤田强构造变形作用形成不同类型的构造煤,有利于煤层气的富集,而后期的挤压应力场转化为拉张性应力场,有利于煤层气的增渗作用,可在构造煤发育区寻找煤层气勘探开发的有利区域。